基于热流固多场耦合的埋地输油管道地震响应

滕振超， 刘凯琪， 滕云超， 赵誉翔， 计 静

(1. 东北石油大学 土木建筑工程学院，黑龙江 大庆 163318； 2. 东北石油大学 黑龙江省高校防灾减灾工程与防护工程重点实验室，黑龙江 大庆 163318； 3. 中国地震局工程力学研究所 地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150086 )

0 引言

中国输油气管线的铺设覆盖范围广，受地震作用影响，极易引发管线破坏和泄漏。中国埋地输油管道的抗震设计并不完善，规范中管道受力模型主要参考反应位移法[1]，主要模拟地震作用下管土之间的相互作用力[2]，未考虑管体与流体之间的耦合作用。管体在地震激励下振动，振动影响管内流体，流体变化影响管体动力特性，称为流固耦合效应。考虑流固耦合时，计算结果更精确，因此将热流固耦合理论应用于埋地输油管道具有工程实际意义。

ARRIS S T等[3]对输液管道流固耦合受力进行分析，拓展经典水锤理论，考虑流体与结构耦合，建立流固耦合4-方程模型；WALKER J S等[4]提出流固耦合6-方程模型，说明管路的径向运动，但忽略泊松耦合影响；在AKIRA M等[5]的流固耦合4-方程模型基础上，BROWN F T等[6]考虑管线泊松耦合和Bourdon耦合影响，并验证模型的正确性；张挺等[7]应用有限积分法，分别配合隐式欧拉法和拉普拉斯数值反演法，研究瞬时关阀时输流直管轴向耦合振动响应特性；李森[8]提出适合于变径圆管结构的双向流固耦合模型；陈坚红等[9]采用C++语言编制充流管道单向流固耦合数值模拟程序，模拟管内流体压力分布及流体压力数据，导入管体结构进行管道应力计算；……